影像組學(xué)在肝癌的應(yīng)用

鄭少花

（揭陽市第三人民醫(yī)院，廣東 揭陽 522000）

肝癌是常見惡性腫瘤之一，近年來肝癌的發(fā)病率呈現(xiàn)逐年上升的趨勢[1]，其中又以東亞和撒哈拉以南非洲地區(qū)最高[2-3]。由于肝癌具有診斷滯后、發(fā)病率高、預(yù)后差、死亡率高等特點(diǎn)，目前常規(guī)的影像學(xué)診斷方式已經(jīng)無法滿足肝癌診治的需求，影像組學(xué)作為新興的一門技術(shù)，目前已經(jīng)在肝癌的類型鑒別和預(yù)測、術(shù)前評(píng)估、復(fù)發(fā)預(yù)測、生存率預(yù)測等方面得到廣泛的運(yùn)用。

影像組學(xué)是對(duì)成像中定量成像特征或紋理（包含灰度圖案、形狀、光譜特性、像素間關(guān)系等信息）進(jìn)行高通量信息提取，并創(chuàng)建用于特征提取的高維數(shù)據(jù)集，并借助機(jī)器學(xué)習(xí)算法來開發(fā)計(jì)算模型的工具，可以為診斷提供有意義的詮釋性和預(yù)測性信息[4-5]。在腫瘤領(lǐng)域，影像組學(xué)通過對(duì)腫瘤影像學(xué)特征量化圖像強(qiáng)度、形狀、紋理，在定性成像上的價(jià)值優(yōu)于一般影像、生化等檢查，為實(shí)現(xiàn)精確腫瘤治療提供了解決方案[6-8]?；诮鼛啄甑难芯浚疚膶?duì)影像組學(xué)在肝癌的應(yīng)用展開綜述。

1 影像組學(xué)在鑒別、預(yù)測肝癌類型中的應(yīng)用

對(duì)于肝癌的良性與惡性的預(yù)測及與其他類型的腫瘤進(jìn)行鑒別，是影像檢查的難點(diǎn)，影像組學(xué)則可以有效解決該問題。Wang等[9]研究發(fā)現(xiàn)影像組學(xué)可以在肝癌發(fā)病前期的肝纖維化階段預(yù)測其肝癌的發(fā)病趨勢。Doda等[10]研究影像組學(xué)是否可以區(qū)分正常肝、肝脂肪變性、肝硬化，發(fā)現(xiàn)影像組學(xué)區(qū)分的準(zhǔn)確率較其余檢查項(xiàng)目高，而Perrin等[11]研究發(fā)現(xiàn)其準(zhǔn)確率與對(duì)造影劑注射速率和像素分辨率變化呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)性。Wu等[12]在影像技術(shù)對(duì)肝細(xì)胞癌和肝血管瘤進(jìn)行鑒別的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)影像組學(xué)對(duì)于肝癌類型的預(yù)測能力幾乎與經(jīng)驗(yàn)豐富的影像科醫(yī)生相同。Oyama等[13]使用影像組學(xué)對(duì)肝細(xì)胞癌和轉(zhuǎn)移性腫瘤進(jìn)行區(qū)分，準(zhǔn)確率可達(dá)到92%。Jiang等[14]研究發(fā)現(xiàn)，利用影像組學(xué)技術(shù)能夠提高以乙型病毒性肝炎為主的高?；颊叩模伟┰\斷準(zhǔn)確率。Homayounieh等[15]研究發(fā)現(xiàn)影像組學(xué)較一般CT能更準(zhǔn)確地鑒別出實(shí)體良性和惡性肝癌。目前在針對(duì)諸如雙表型肝細(xì)胞癌與CK7和CK19陰性肝細(xì)胞癌等的鑒別上，顯示出巨大的優(yōu)勢[16-17]。評(píng)估影像組學(xué)在極早期或早期肝細(xì)胞癌患者中優(yōu)化治療方案的可行性，發(fā)現(xiàn)影像組學(xué)可以幫助影像科醫(yī)生對(duì)于早期或極早期肝癌患者的進(jìn)行識(shí)別，同時(shí)指導(dǎo)臨床醫(yī)生指定最優(yōu)化的治療方案[18-19]。以上可以說明影像組學(xué)有助于鑒別肝癌病變程度、預(yù)測肝癌的良惡性，具有比常規(guī)影像學(xué)檢查更準(zhǔn)確、更便捷、創(chuàng)傷小等特點(diǎn)。

2 影像組學(xué)在肝癌術(shù)前評(píng)估的作用

由于肝癌的部位易于隱匿，復(fù)發(fā)預(yù)測困難，容易造成術(shù)中發(fā)現(xiàn)肝癌病變范圍超出術(shù)前觀察所知部位的情況。通過影像組學(xué)，有助于對(duì)肝癌的侵襲病變范圍進(jìn)行診斷、鑒別診斷、臨床預(yù)后等全面的術(shù)前評(píng)估[20]，而其預(yù)測能力優(yōu)于影像醫(yī)師[21]。與臨床因素相結(jié)合，可能有助于影像組學(xué)在術(shù)前對(duì)肝細(xì)胞癌惡化程度進(jìn)行預(yù)測[22]。而肝細(xì)胞癌微血管侵犯是影像組學(xué)在肝細(xì)胞癌術(shù)前評(píng)估的重點(diǎn)運(yùn)用方向，Yang等[23]發(fā)現(xiàn)通過結(jié)合臨床影像學(xué)危險(xiǎn)因素和肝臟影像的影像組學(xué)，對(duì)肝細(xì)胞癌患者的血管侵犯個(gè)體化風(fēng)險(xiǎn)可以進(jìn)行更為準(zhǔn)確的術(shù)前評(píng)估。目前研究發(fā)現(xiàn)，基于超聲、磁共振成像、CT建立的影像組學(xué)模式較單純的超聲、磁共振成像、CT技術(shù)，在提高術(shù)前預(yù)測肝細(xì)胞癌微血管侵犯的程度上具有明顯的優(yōu)勢[24-28]。影像組學(xué)在一定程度上可以對(duì)術(shù)前肝癌病變范圍進(jìn)行準(zhǔn)確定位，特別是對(duì)于肝細(xì)胞癌的微血管侵犯程度的評(píng)估較目前其余檢測手段具有明顯的優(yōu)勢。

3 影像組學(xué)在肝癌復(fù)發(fā)預(yù)測中的應(yīng)用

肝癌的復(fù)發(fā)率高，在治療前或治療后對(duì)復(fù)發(fā)進(jìn)行精確的預(yù)測，有助于制定合理、有效的治療方案，而目前的研究表明影像組學(xué)在此方面能起到一定的作用。Zhou等[29]回顧性研究了接受肝部分切除術(shù)的肝細(xì)胞癌患者的動(dòng)脈期和門靜脈期CT圖像，在此基礎(chǔ)上建立影像組學(xué)模式，與單獨(dú)的臨床變量相比，發(fā)現(xiàn)其可以顯著提高預(yù)測早期復(fù)發(fā)的準(zhǔn)確性。而結(jié)合甲胎蛋白水平、血管侵犯、不光滑的腫瘤邊緣等多種臨床危險(xiǎn)因素的影像組學(xué)模型，有助于預(yù)測肝細(xì)胞癌的早期復(fù)發(fā)率[30-32]。Hui等[33]探討在術(shù)前磁共振成像中使用紋理的影像組學(xué)，發(fā)現(xiàn)對(duì)肝細(xì)胞癌早期復(fù)發(fā)有高達(dá)84%的預(yù)測準(zhǔn)確度。Shan等[34]基于CT圖像瘤周影像學(xué)特征建立影像組學(xué)模式，認(rèn)為其預(yù)測肝細(xì)胞癌治愈后早期復(fù)發(fā)的有效性優(yōu)于基于CT圖像病灶影像學(xué)特征建立影像組學(xué)模式。影像組學(xué)在一定程度上可以在術(shù)前對(duì)肝癌復(fù)發(fā)進(jìn)行有效預(yù)測，特別是通過結(jié)合臨床危險(xiǎn)因素，更有助于提高術(shù)前預(yù)測肝癌復(fù)發(fā)的準(zhǔn)確率。

4 影像組學(xué)在肝癌生存率預(yù)測中的應(yīng)用

肝細(xì)胞癌由于引起的并發(fā)癥不同，各種類型患者的生存率往往不同，而影像組學(xué)通過影像特點(diǎn)，可以在診斷早期提示患者的預(yù)后，有助于促進(jìn)治療方案的優(yōu)化。目前研究發(fā)現(xiàn)，基于肝癌影像特點(diǎn)建立的影像組學(xué)有助于提高醫(yī)務(wù)工作者預(yù)測肝細(xì)胞癌患者總生存時(shí)間的能力[35-36]，而結(jié)合常規(guī)臨床變量的影像組學(xué)更能提高其預(yù)測的準(zhǔn)確性[37]。目前基于術(shù)前磁共振成像、增強(qiáng)CT等的影像組學(xué)模式較單純的影像技術(shù)更能提高對(duì)接受根治性肝切除術(shù)或經(jīng)導(dǎo)管動(dòng)脈化學(xué)栓塞治療肝細(xì)胞癌患者的術(shù)后復(fù)發(fā)率和生存率預(yù)測的準(zhǔn)確性[38-41]。Song等[42]研究發(fā)現(xiàn)利用經(jīng)導(dǎo)管動(dòng)脈化療栓塞治療后的肝細(xì)胞癌患者影像特征結(jié)合臨床因素建立的影像組學(xué)，有助于評(píng)估經(jīng)導(dǎo)管動(dòng)脈化療栓塞術(shù)后肝細(xì)胞癌患者的生存率。影像組學(xué)可有效預(yù)測肝癌患者的生存預(yù)后，目前研究顯示其結(jié)合肝癌危險(xiǎn)因素有助于提高其預(yù)測的準(zhǔn)確性。

5 影像組學(xué)在肝癌中的運(yùn)用前景

影像組學(xué)具有以非侵入性方式捕獲腫瘤內(nèi)在時(shí)間和空間上異質(zhì)性的能力，比以活檢方式測定腫瘤更具有明顯的優(yōu)勢[42]。但是由于影像組學(xué)剛剛興起，設(shè)計(jì)運(yùn)用的標(biāo)準(zhǔn)、圖像的標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)處理和建模的標(biāo)準(zhǔn)各不一致，在不同中心之間的可重復(fù)性較差，限制了其在臨床廣泛使用[43]；因此還需要更多的多中心實(shí)驗(yàn)來完善標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)及驗(yàn)證實(shí)操性[44]。其中標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)作為最關(guān)鍵的因素，如何建設(shè)統(tǒng)一圖像采集、圖像分析、數(shù)據(jù)共享技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為制約影像組學(xué)在肝癌運(yùn)用的重要因素[43]。同時(shí)隨著時(shí)代的發(fā)展，多學(xué)科交叉相容成為當(dāng)代醫(yī)學(xué)的重要特色，因此影像檢查結(jié)合多種檢查方式成為對(duì)疾病診斷、分類、分期的“銳器”，如最新興起的癌癥代謝成像中，由于腫瘤細(xì)胞具有高代謝的特點(diǎn)，而其代謝底物及其產(chǎn)物可以成為包括癌癥在內(nèi)的多種病癥的生物標(biāo)志物。目前已有不少運(yùn)用正電子發(fā)射斷層顯像或磁共振成像結(jié)合腫瘤代謝進(jìn)而分析疾病的分期與病變范圍的研究[45]，可以預(yù)測在不久的將來，結(jié)合腫瘤代謝的影像組學(xué)將會(huì)成為新時(shí)期肝癌的研究熱點(diǎn)，其不僅會(huì)成為補(bǔ)充或替代腫瘤活檢的新時(shí)代診斷技術(shù)[46]，更有助于進(jìn)一步揭示肝癌病變的全過程，對(duì)于提高肝癌的鑒別、分期、預(yù)后等能力起到積極意義，成為下一階段肝癌診療技術(shù)開發(fā)的突破點(diǎn)。